Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния координатного обеспечения социалистической республики вьетнам 13
1.1. Сведения из истории построения геодезической координатной основы на территории Вьетнама 13
1.2 Современные геодезические построения в СРВ 18
1.3. О соответствии с существующими требованиями геодезического обеспечения в СРВ, возникающими при решении научных ипроизводственных задач : 25
1.3.1. Изучение геодинамических процессов 25
1.3.2. Анализ способов учета влияния тропосферы и-в перспективе построение моделей тропосферы, соответствующих условиям Вьетнама..26
1.4. Выводы по главе 1 27
2. Разработка и исследование методов решения задач геодинамики 29
2.1. Постановка задачи исследований 29
2.2. Особенности геологической структуры СРВ 31
2.3. Совершенствование теоретических основ методов изучения і геодинамических влияний 35
2.3. h Алгоритм метода совместного уравнивания координат и составляющих скоростей движений пунктов 37
2.3.2. Определение матрицы весов уравнений поправок 40
2.3.3. Преобразование матриц к виду векторов 42
2.3.4. Определение скорости движения пунктов, находящихся на сопредельной с Вьетнамом территории 46
2.4. Оптимизация геодинамических GPS/ГЛОНАСС сетей
2.4.1. Формулировка задачи и общие сведения к задаче оптимального проектирования геодинамических сетей 55
2.4.2. Методы оптимизации геодинамических сетей
2.4.2.1. Априорная оценка точности деформационных параметров проектируемой сети 60
2.4.2.2. Генетический алгоритм оптимизации 64
2.4.2.3. К определению расположения пунктов относительно литосферного блока 66
2.4.2.4. Алгоритм оптимизации весов измерений 69
2.4.2.5. Алгоритм улучшения геодинамических сетей 71
2.4.3. Примеры оптимального проектирования геодинамических GPS/ГЛОНАСС сетей 74
2.4.3.1. Оптимизация геодинамической сети Дьенбьен-Лайчау 74
2.4.3.2. Оптимизация геодинамической сети Сонла 85
2.5. Выводы по главе 2 92
3. О влиянии тропосферы при создании спутниковых построений в СРВ 97
З.1. Постановка задачи и общие замечания 97
3.2. Принятые способы учета влияния тропосферы 100
3.2.1. Модель Хопфилд 100
3.2.2. Модель Саастамойнена 102
3.2.3. Модель Нейлла 102
3.2.4. Модель MOPS (Minimum Operational Performance Standards) 103
3.2.5. Модель GCAT (GPS Code Analysis Tool) 105
3.2.6. Модель Университета НьюБрунсвика 105
3.2.7. Модель Блэка 105
3.3. Особенности метеорологических условий в СРВ 107
3.4. Априорная оценка тропосферных задержек на спутниковые измерения в СРВ 111 3.5. Зависимость ошибки определения тропосферной задержки от входящих в формулу параметров 116
3.6. Алгоритм метода точного позиционирования 121
3.7. Экспериментальные данные о влиянии тропосферы на результаты спутниковых наблюдений 124
3.7.1. Определение тропосферных задержек методом точного позиционирования 124
3.7.2. Анализ эффективности моделей, использующихся для учета влияния тропосферы на спутниковые наблюдения 131
3.7.3. Об использовании измеренных значений метеопараметров при определении зенитных тропосферных задержек
3.7.4. О точности определения координат пунктов в абсолютном методе в зависимости от способа учета влияния тропосферы 141
3.7.5. Учет влияния тропосферы при относительных наблюдениях с использованием моделей и значений ЗТЗ, определенных методом точного позиционирования 146
3.8. Выводы по главе 3 153
Заключение 157
Список сокращений 163
Список использованных источников
- О соответствии с существующими требованиями геодезического обеспечения в СРВ, возникающими при решении научных ипроизводственных задач
- Совершенствование теоретических основ методов изучения і геодинамических влияний
- Примеры оптимального проектирования геодинамических GPS/ГЛОНАСС сетей
- Анализ эффективности моделей, использующихся для учета влияния тропосферы на спутниковые наблюдения
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Современные требования к точности координатных определений очень высокие для решения новых задач, например, мониторинга смещений и деформаций сооружений, особенно имеющих большую высоту; изучения перемещений литосферных плит (блоков); кадастра и учета недвижимости; установки и эксплуатации буровых платформ на море; обеспечения безопасности различных видов транспорта (железнодорожное движение (особенно скоростное), воздушные полеты). Требуемые точности координатных определений уже менее .одного сантиметра. Однако с течением времени опорная геодезическая сеть постепенно «стареет», теряя свою первоначальную точность из-за влияния геодинамических эффектов. Результаты последних геодинамических исследований показывают, что изменение координат пунктов, находящихся на территории Социалистической Республики Вьетнам (СРВ), составляет около 50 мм/год, а изменение взаимного расположения пунктов, находящихся на севере и юге СРВ, составляет 4... 25 мм/год. Поэтому для повышения точности координатных определений, прежде всего, необходимо решить задачу по выявлению и учету геодинамических факторов.
Одной из важных задач геодинамики является исследование движений и деформаций литосферных блоков. Это исследование позволяет устанавливать структурно-геологические особенности района, получать данные для прогноза землетрясений и определять изменения координат геодезических пунктов из-за движений и деформаций литосферных блоков. Одна из проблем, возникающих при этом, связана с оптимальным проектированием геодинамических сетей, которое бы гарантировало достижение заданной точности при минимальной стоимости выполнения работ. Это делает задачу по исследованию метода оптимального проектирования геодинамических сетей актуальной.
Параллельно с повышением точности опорных геодезических построений требуется совершенствование способов учета эффектов, влияющих на определения координат пунктов. Среди них наиболее значимым является
4 влияние тропосферы. К настоящему времени для учета влияния тропосферы можно применять модели, позволяющие оценить величину тропосферных задержек (ТЗ): Хопфилд; Саастамойнена; Нейлла; MOPS (Minimum Operational Performance Standards); GCAT (GPS Code Analysis Tool); Университета Ныо Брунсвика (УНБ); Блэка. При построении этих моделей особенности условий Вьетнама не были учтены. Поэтому возникает вопрос о том, какая из моделей тропосферы дает наиболее точные ТЗ в соответствии с условиями Вьетнама. При учете влияния тропосферы также можно использовать значения зенитных тропосферных задержек (ЗТЗ), определенных методом точного позиционирования. В связи с этим для повышения точности координатных определений требуется определение наиболее эффективного способа учета влияния тропосферы в климатических условиях Вьетнама.
С учетом вышеизложенного автор полагает, что тема диссертации является актуальной и имеет научное и практическое значение.
Цель и задачи диссертации. Целью диссертации явились разработка и исследование методов, приводящих к повышению точности координатных определений в СРВ. В соответствии с этой целью в диссертации решались следующие основные задачи:
Анализ современного состояния координатного обеспечения СРВ.
На основе анализа особенностей координатного обеспечения СРВ сделан вывод
о недостатках государственной геодезической сети (ГГС) СРВ и предложены
основные направления для повышения точности координатных определений в
СРВ.
* Разработка и исследование методов решения задач геодинамики.
Разработано программно-алгоритмическое обеспечение метода совместного
уравнивания координат и составляющих скоростей движений пунктов с
использованием особых матричных преобразований. Разработанная программа
апробирована на практике. Разработано программно-алгоритмическое
обеспечение для оптимизации геодинамических сетей по критерию
минимальной стоимости выполнения работ, и с его использованием проведена
5 оптимизация двух геодинамических сетей (Дьснбьсн-Лайчау и Сонла) в СРВ. Сформулированы рекомендации по практическому применению выполненных разработок.
Анализ способов учета влияния тропосферы. Рассмотрены модели
тропосферы: Хопфилд, Саастамойнена, Нейлла, MOPS, GCAT, УНБ, Блэка.
Исследована возможность применения метода точного позиционирования для
определения ЗТЗ. Рассмотрена эффективность использования измеренных
метеопараметров при учете влияния тропосферы. Исследованы способы учета
влияния тропосферы при спутниковых измерениях. Разработаны
соответствующие рекомендации.
Научная новизна н результаты работы, выносимые на защиту:
Метод совместного уравнивания координат и составляющих скоростей движений пунктов по данным многократных спутниковых наблюдений с использованием особых матричных преобразований, в том числе преобразования матриц к виду векторов. Результаты определения координат и движений пунктов, находящихся вблизи территории Вьетнама.
Метод оптимизации геодинамических сетей по критерию минимальной стоимости реализации проекта с использованием генетического алгоритма. Результаты оптимизации двух геодинамических сетей Дьенбьен-Лайчау и Сонла на территории СРВ с использованием этого метода.
Рекомендация наиболее целесообразного способа учета влияния тропосферы при спутниковых измерениях в условиях Вьетнама. Оценка эффективности использования измеренных метеопараметров при учете влияния тропосферы.
Практическая значимость работы. Выполненные разработки позволят повысить точность координатных определений в условиях Вьетнама по результатам спутниковых наблюдений. Предлагаемый нами способ преодоления недостатка метода совместного уравнивания координат и составляющих скоростей движений пунктов позволяет реализовать данный метод при большом числе наблюдений, а также повысить скорость вычислений.
Разработанное программно-алгоритмическое обеспечение позволяет провести оптимизацию геодинамических сетей. Практическое использование составленного программного обеспечения позволит в ряде случаев достичь экономии финансовых и людских ресурсов за счет уменьшения количества подлежащих измерению величин. На основе анализа моделей тропосферы рекомендована оптимальная для условий Вьетнама модель. Предложено использование ЗТЗ, полученных методом точного позиционирования, для учета влияния тропосферы. Выполненное исследование способов учета влияния тропосферы также приведет к повышению точности координатных определений в странах со сходными с СРВ природными условиями.
Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации докладывались на конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК 2009, 2010 и 2011 гг., на Международной научно-технической конференции «Геодезия, картография и кадастр - XXI век», посвященной 230-летию основания Московского государственного университета геодезии и картографии (25-27 мая 2009 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в четырех работах в журнале Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка», включенном в перечень ВАК.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Диссертация соответствует специальности 25.00.32 «Геодезия». Диссертационное исследование выполнено в соответствии с пунктом 3 паспорта специальности ВАК - «Геодезические (глобальные) навигационные спутниковые системы и технологии....»; пунктом 8 - «Геодезический мониторинг напряженно-деформированного состояния земной коры,...».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка сокращенных слов и списка использованных источников. Основное содержание изложено на 171 странице текста. Работа содержит 40 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает в себя 76 наименований, в том числе 32 на русском языке, 44 на иностранных языках.
О соответствии с существующими требованиями геодезического обеспечения в СРВ, возникающими при решении научных ипроизводственных задач
Для повышения точности координатных определений работы по развитию, модернизации и повышению точности ГГС необходимо продолжать практически, непрерывно. Это связано, во-первых, с тем, что ежегодно по разным причинам могут быть утрачены некоторые пункты, которые надо систематически восстанавливать. Во-вторых, с течением времени сеть постепенно «стареет», теряя при этом свою первоначальную точность, а требования к ее точности, наоборот, с течением времени непрерывно возрастают. Поэтому мы вынуждены не только систематически восстанавливать утрачиваемые пункты и постоянно заботиться о развитии и сохранности сети на местности, но и непрерывно вести работу по совершенствованию» и повышению ее точности, особенно в связи с научно-техническим прогрессом и возрастающими запросами науки и народного хозяйства.
Также говорилось в п. 1.2, что современная ГГС СРВ создана в 1999 г. на основе обработки результатов всех видов измерений в долгий период (с 1959 г. до 1996 г.). При обработке не были учтены движения литосферных блоков и деформаций земной коры. Причем с момента последнего обновления ГГС СРВ также прошло почти 15 лет. Из-за геодинамических факторов положение пунктов изменено и в период наблюдений и с момента последнего обновления. Однако работ об учете геодинамических эффектов в литературе нами не , обнаружено. В настоящее время в СРВ планировалось построение сети действующих станций GEODETIC CORS, состоящей из 22 действующих референцных станций. Наблюдения на станциях сети GEODETIC CORS открывают возможность выявления и учета геодинамических эффектов. Это позволяет производить мониторинг настоящей ГГС СРВ. В связи с этим одним из направлений, обеспечивающих повышение точности ГГС СРВ, является разработка и исследование методов решения задач геодинамики порезультатам спутниковых наблюдений на действующих станциях. Этому вопросу будет посвящена вторая глава настоящей диссертационной работы.
Для повышения точности координатных определений параллельно с модернизацией геодезических построений, требуется еще совершенствование способові учета эффектов, влияющих на определения координат пунктов и действующих станций. В связи с этим сегодня во Вьетнаме задаче о разработке и исследовании по высокоточному учету влияния тропосферы на результаты спутниковых измерений необходимо уделять больше внимания. К настоящему времени разработано значительное количество разных моделей, позволяющих оценить величину тропосферных задержек (ТЗ), влияющую на результаты спутниковых наблюдений: Хопфилд; Саастамойнена; Нейлла; MOPS (Minimum I Operational Performance Standards); GCAT (GPS Code Analysis Tool); Университета Нью Брунсвика (УНБ); Блэка. При построении этих моделей \ особенности условий Вьетнама не были учтены. Причем следует иметь в виду, 4 % что из-за муссонов территория Вьетнама отличается от других стран, находящихся на такой же широте: немного прохладнее зимой и не так жарко летом. Поэтому стоит вопрос о том, какая из моделей тропосферы дает наиболее точные ТЗ в соответствии с условиями Вьетнама. Но работ, посвященных анализу эффективности существующих моделей тропосферы и необходимости построения в перспективе моделей тропосферы, соответствующих условиям Вьетнама, нами не обнаружено. Такой вопрос будет рассмотрен в третьей главе.
Наиболее точные значения задержек тропосферы находят методом точного позиционирования. Приближенные тропосферные задержки вычисляются noi моделям. Остаточные задержки считаются неизвестной величиной и будут уточнены в процессе обработки. С использованием уточенных ЗТЗ также можно учитывать влияния»тропосферы на относительные измерения. Эффективность применения ЗТЗ, полученных методом точного позиционирования, в относительном методе будет рассмотрена в настоящей Отметим, что способы учета влияния) тропосферы также имеют большое значение при» реализации) сети NRTK CORS, построение которой уже планировалось. Сеть NRTK CORS будет обеспечивать передачу дифференциальных поправок с базовой станции на роверный приемник. Выбор оптимального способа учета влияния тропосферы позволит повышать точность передаваемой поправки за влияние тропосферы.
В данной главе приведены сведения из истории построения и 5Ч современное состояние координатного обеспечения Вьетнама. Из выше . изложенного, можно сделать следующие выводы.
С момента последнего обновления ГТС СРВ прошло почти 15 лет. Со временем, из-за геодинамических влияний обеспечивающая точность ГГС » уменьшается. Результаты последних геодинамических исследований показывают, что геодезические пункты земной поверхности на территории СРВ могут смещаться со скоростью около 50 мм на год. Причем при решении новых задач требования к точности координатного обеспечения очень высокие. Например, для координатного обеспечения кадастра характеризоваться средние квадратические ошибки определения координат в системе координат ITRF должны быть менее 5 см по каждой из координат, взаимное положение пунктов должно быть определено со средними квадратическими ошибками 1 см по каждой координате [6]. Поэтому необходимо решить задачу по изучению геодинамических факторов.
Сегодня во Вьетнаме планируется построение сети действующих спутниковых- станций. Для повышения эффективности реализации этой сети требуется исследование способов учета влияния тропосферы, на основе которого можно1 выбрать оптимальный способ для условий Вьетнама. Можно перечислить некоторые значения этого исследования в следующем. Во-первых, в дальнейшем при реализации сети действующих станций, это обеспечивает повышение точности координатных определений действующих станций сети и определяемых пунктов. Во-вторых, оно позволяет определять наилучшие дифференциальные поправки с базовой станции на роверный приемник при дифференциальных наблюдениях. В-третьих, определение оптимального способа учета влияния тропосферы позволяет повысить точность определения координат пунктов при геодинамических исследованиях и возможном обновлении ГТС в будущем.
Совершенствование теоретических основ методов изучения і геодинамических влияний
Таким образом, на территории Вьетнама были обнаружены более 79 і разломов, в том числе 15 разломов 1-ого разряда, 50 разломов,2-ого разряда и 14 разломов-3-ого разряда. Такие разломы.являются, границами литосферных блоков соответствующих масштабов. Для того чтобы узнать изменение координат пунктов, мы должны изучать перемещения литосферных блоков. В последнее время во Вьетнаме построены локальные геодинамические сети для исследования тектонической активности в зоне разломов Красной реки, Дьенбьен-Лайчау, Сонла, и Черной реки. Эти разломы нумерованы как 17, 26, 23 и 22 соответственно (см. рис. 7). По Международному сотрудничеству СРВ также участвует в региональном проекте для исследования мер1 геодинамических эффектов регионального масштаба: проект по геодинамике Южной и Юго-Восточной Азии GEODYSSEA (Geodynamics of South and Southeast Asia) [58], Азиатско-тихоокеанский геодезический проект APRGP 10?
(Asia-pacific regional geodetic project) [49]. Результаты, исследований показывают, что из-за движения литосферных блоков смещение геодезических пунктов на территории Вьетнама достигает 30-55 мм/год [40j. 49, 58]. Изменение взаимоположения между пунктами APRGP, находящимися; на севере и юге ЄРВ составляет 4 +25 мм. Для координатного\обеспечения сегодня требуемой точности на сантиметровом уровне должны учитываться; геодинамические: влияния. Для этого задача об изучении геодинамических факторов и совершенствовании методов их изучении является необходимой. Метод определения геодинамических факторов по результатам спутниковых наблюдений будет посвящен п. 2.ЗІ Кроме того; особенность действия разломов предъявляет определенные требования; к. структуре геодезических построений;.. которые: использованы для мониторинга таких действий. Вопрос по оптимальному размещению пунктов геодезических построений будет также рассмотрен в п. 2.4 настоящей главы.
Для изучения геодинамических процессов; и явлений в настоящее время і целесообразно использование наблюдений спутников, образующих глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАЄС. При этом; следует не только использовать известные методы, но и исследовать, возможности усовершенствования этих методов. Этому вопросу будет посвящен: настоящий; пункт. ." ., Определения величин смещений производятся путем; многократных наблюдений на пунктах. По обычному методу (далее обычный метод) после наблюдений на пунктах результаты измерений1 могут обрабатываться в следующих этапах: 1) Вычисляются векторы базовой линии между наблюдательными пунктами сети. Вычисление векторов производится с использованием продуктов Международной ГНСС службы (точные спутниковые эфемериды, параметры вращения Земли), что позволяет в ряде случаев повысить точность и надежность определения геометрических параметров сети. Для вычисления вектора базовых линий можно воспользоваться существующие программы, I например, Trimble Geomatic Office, Bernese,. Pinnacle. Поскольку при выполнении диссертационной работе нам доступна только программа Trimble Geomatic Office версия 1.65, в настоящей работе для вычисления вектора базовых линий мы будем использовать эту программу. В результате этого этапа получены векторы базовых линий и ковариационные матрицы, которые являются входными данными для следующего шага. 2) Производится уравнивание геодинамической сети. Целью этого этапа является определение координат пунктов по каждому периоду. Входными данными этого этапа являются компоненты базовых линий и его ковариационные матрицы, которые были определены на этапе 1) и теперь рассматриваются как результаты измерений. В результате этого этапа получен набор уравненных координат пунктов .с оценкой точности в виде ошибок или ковариационных матриц. і I 3) Определение составляющих скорости движения пунктов1 на некоторую эпоху, которая принята за стандартную. В данной работе предлагается модифицированный метод (далее предлагаемый метод) определения составляющих скоростей движения пунктов, ; который позволяет совместное уравнивание координат и составляющих скоростей движений пунктов, т.е. одновременно производятся второй и третий шаги обычного метода. Преимущество этого метода по сравнению с традиционным методом заключается в том, что при его реализации не І обязательно выполнять наблюдения со всех опорных пунктов во все эпохи. 1 Иными словами, он позволяет включать в обработку данные измерений эпох, і когда наблюдения, на опорных пунктах не производятся. Благодаря этому, точность полученных результатов должна быть выше. При реализации этого метода также требуются данные о координатах и составляющих скоростей . референцных пунктов только в одну эпоху, которая- будет принята за стандартную эпоху. При реализации обычного метода требуются данные о координатах и составляющих скоростей референцных пунктов во все наблюденные эпохи.-..В работе [73] исследован эффект метода при исследовании геодинамических полигонов, состоящих, из; коротких сторон- за два: периодаt измерений а применение метода при большом числе наблюдений; ещег не " рассмотрен. В этом случае размерность матриц, требующих составления в. процессе обработки, будет резко увеличиваться. Так как. объем памяти ЭВМ ограничивается,, реализация метода по алгоритму указанному в работе [73] не возможна. Для устранения этого недостатка1 нами; разработан алгоритм метода совместного уравнивания координат и составляющих скоростей движений пунктов с использованием особых матричных; преобразований, который приведен ниже.
Примеры оптимального проектирования геодинамических GPS/ГЛОНАСС сетей
Дляьрассмотрения эффективности предлагаемого метода, проведены нами расчеты no-результатам реальных спутниковых наблюдений. К сожалению, при выполнении диссертационной работы нам недоступны результаты наблюдений на пунктах, находящихся на территории Вьетнама. Поэтому, оценка эффективности предлагаемого метода- производилась по результаты наблюдений на пунктах, находящихся на сопредельной с Вьетнамом территории.
Рассмотрим изменение координат 7 станций, данные наблюдений на которых получены в, интернете [43 59]. Период наблюдений на исследуемых станциях указан в таблице 2. В таблице знак "х" в ячейке означает, что наблюдения на станциях производились, а в противном случае, когда наблюдения не производились на станциях, ячейка будет пустой. Таблица 2. Период наблюдений на исследуемых станциях
После получения набора результатов- спутниковых наблюдений совместное определение координат и составляющих скоростей производится по следующей последовательности..
Первый шаг. С использованием программ Discfix, опубликованной на сайте [44] и TEQG, опубликованной; на сайте [60] проведена нами предварительная обработка результатов? измерений; Эти программы позволяют редактировать файлы результатові измерений, проверять, находить; и предварительно исправлять потери циклов результатах фазовых.измерений:
Второй шаг. ОбрабатываянаблюденныерезультатьішрограммойТгітЬІе: Geomatic Office версия 1.63 с использованием точных эфемерид спутников глобальных навигационных спутниковых, систем (ГНСС), мы получим компоненты векторов базовой линии и их ковариации; в системе координат ITRE00 (для наблюдений с 02 декабря 200 V г. до 05 ноябржЖЮб г.)и ITRF05 (для наблюдений с 05 ноября 2006 г.).
Третий шаг. Программа Trimble Geomatic Office версия 1.63 позволяет получать компоненты базовых линий и их ковариация- но эти данные сохраняютсяів виде файлов данных Microsoft Access, и полученные результаты каждой эпохи сохраняются в отдельном файле. Поскольку это неудобно для следующего этапа (совместное уравнивание координат и составляющих скоростей движений станций), нами разработан программный модуль EXPORTTGO в среде Visual Basic для того, чтобы переписать все полученные компоненты базовых линий и их ковариации в одном файле данных с удобным для следующего этапа форматом. На рис. 11 изображен пример файла выходных данных модуля EXPORTTGO. В этом файле записаны только данные, которые нужны следующему этапу. Данные каждой из базовых линий записаны тремя строками. В 1, 2-ом столбцах каждой строки указаны время в секундах, отсчитываемое от 0 час 06 января 1980 г. и название базовых линий. В третьем столбце строк указаны идентификация компонент базовых линий (DX, DY или DZ) и соответствующие их значения. В пятом, шестом и седьмом строк записаны элементы матриц ковариации составляющих базовых линий.
Пример файла выходных данных модуля EXPORTTGO Четвертый шаг. В нашем случае наблюдения производились в интервале с 2005 г. по 2010 г., поэтому полученные компоненты базовых линий и их ковариация определяются в двух системах координат ITRF00 (для наблюдений с 02 декабря 2001 г. до 05 ноября 2006 г.) и ITRF05 (для наблюдений с 05 ноября 2006 г.). Задачей этого этапа является преобразование всех компонент, полученных из обработки наблюдений до 05 ноября 2006 г. в систему координат ITRF05 по выражениям: _" 2 Ъ где AY"O0, AF0o, AZoo - компоненты базовых линий в ITRF2000; АХ05, AYos, AZ05 -компоненты базовых линий в ITRF2005; D, Rj, R2, R3 - параметры перехода между системами координат ITRF2000 и ITRF2005 на эпоху t. Эти параметры определяются как P(t) = P(tQ) + P(t0), (2.28) где Р, Р - один из параметров D, Rj, R2, R3 и его скорости изменения на эпоху to , t - эпоха наблюдения. Значения параметров D, Rh R2, R3 и их скорости изменения на эпоху 2000.0 взяты из [63]. Для этого нами составлен программный модуль TRANSFORM в среде Visual C++. Выходные данные модуля TRANSFORM записаны в файле с форматом, изображенным на рис. 12. Формат этого файла подобен с выходным из модуля EXPORTTGO файлом. Отличие состоит в том, что на трех первых столбцах записаны год, номер дня от начала года и секунды в сутки и все компоненты базовых линий в системе координат ITRF05.
Анализ эффективности моделей, использующихся для учета влияния тропосферы на спутниковые наблюдения
Разлом Дьенбьен-Лайчау является одним- из самых заметных структур земношкоры в Индокитае. Он распростирает на расстояние около 500 км по направлению с севера на юго-запад. Разлом Дьенбьен-Лайчау начинается от провинции Юньнани (Китая), проходит через, территорию Вьетнама и продолжается на территории Лаоса [52, 76] : Кроме деформации из-за действия разлома Дьенбьен-Лайчау по направлению с севера на юго-запад, в близком с этим разломом районе, происходит еще деформация из-заг действий; разломов по направлению с северо-запада на-юго-восток. Одновременное1 действие этих двух систем вызывает большую сейсмическую, активностью близком к разлому районе [52]. Для исследования деформации-района, вблизи; этого разлома была построена геодинамическая сеть. По работе [40] сеть состоит из 7 пунктов NGA1, DON1, НАШ, LEM1, TAU2, TAU1 и ТАТ1 (рис. 20). Станции NGA1, НАМ1, TAU2, ТАШ находятся на литосферном блоке; который нумеруется через I. Станции DON1, LEM1, ТАТ1 находятся на литосферном блоке, который нумеруется через П. В настоящей работе будем рассматривать задачу оптимизации этой сети.
При оптимизации в качестве измеряемых величин будем рассматривать только плановые компоненты,всех возможных базовых линий между пунктами деформационной сети, так как решение задачи оптимизации в трехмерном случае требуются информации о высоте пунктов над эллипсоидом, но эти
Геодинамическая сеть Дьенбьен-Лайчау [40] данные нам не известны. Геодезическая широта и долгота пунктов определена по карте в работе [62]. Нам не удалось найти данных о геодезической высоте пунктов, поэтому принято, что все пункты находятся на среднем высоте района Лайчау ( 1000 м). По этим данным определяем координаты пунктов в топоцентрической системе по формулам в работах [1, 5, 17]. Для того чтобы все координаты положительны, в качестве начала этой системы выбрана точка, которая находится в левом низком углу исследуемого района и имеет координаты как 2100 северной широты, 10245 восточной долготы, и 1000 м над эллипсоидом.
Мы рассмотрим только простую модель, что блоки линейно движутся относительно друг друга, т.е. и j =0, Л= (2.59) U1I 0 Уп=К где Uj, v7, ип, vn - составляющие движений пунктов, находящихся на блоках I и II; а0, Ь0 - параметры, выражающие движения блоков друг относительно друга. - ... . 76 Как говорилось в п. 21412.1, при. проектировании полагаем, что средняя квадратическая ошибка единицы веса о"о = Г. Коэффициенты а и Ъ в выражениях (2.52), + (2.53) приняты 3 мм и 0,1 мм в; соответствии с: тем, что базовые линии будут измерены приемником, например, Trimble R8GNSS [65]; или EPO(M"50GNSS System; SpectrasPrecisiom [64]. Будем считать, что точность. определения плановых компонент одной и той: же базовой линии одинакова;, т.е.. --, _ (ТАХ1 = 7щ =(Ті = а+ЬЦ=(вЦ-0ї]і)мм.. (2160) Максимальные:веса будут определены.так Р.ьх,=Ш, Рї=—";- (2:61 Минимальные веса будут _мин „мин ЛШН Л , /о гоч . Рщ=Рщ = Рг =- (2-62)5 При1 оптимизации будут уменьшаться; веса оъ максимальных до оптимальных величину которые дают минимальное значение: целевой функции; Ф при; удовлетворениш условиям a. af: (см; формулу/ (2.36)) Поэтому- веса РЇХІРЇУ также называются; начальными,,. ш обозначаются - черезг ,pf.: Коэффициентывыгодности(всех возможньїхшзмеренийів оптимизируемой сети; положим равными единице; т.е:. с, =l,.Vf\::,. . . . При, вышеуказанных условиях: нами; будет проведена оптимизация геодинамической сети Дьенбьен-Лайчау. Однако;;, каю говорилось-.в п. 214.2:2, полученньїе генетическим алгоритмомірезультатььоптимизации может зависеть от заданного количества поколения, и также от количества) начальной популяции, вероятности скрещивания и. мутации. Поэтому, прежде: всего; рассмотрим ; зависимость результатов оптимизации от этих параметров.
Положим шредел ошибок деформационных параметров f = о 7 =3;0 мм/год; мы сделаем оптимизацию с;принятием количества поколения 500; количества начальной; популяции 50, вероятность скрещивания 0,6 и вероятность мутации 0,01. Далее количество начальной популяции будет изменено на 100; 150; 200.
По результатам проведенных расчетов будет выбрано значение начальной популяции, которое дает наилучшие результаты оптимизации. Далее с принятием такого количества начальной популяции, будет изменена вероятность скрещивания на 0,5; 0,7; 0,8; 0,9 и сделаем оптимизации. По результатам проведенных расчетов также будет определено наилучшее значение вероятности скрещивания. На следующем шаге при принятии наилучшего количества начальной популяции и вероятности скрещивания сделаем оптимизации для случаев, когда вероятность мутации составляет 0,001; 0,005; 0,015; 0,020. Результаты приведены в таблице 5. В. таблице показаны значения целевой функции при разных значениях количества поколений, количества начальной популяции, вероятность скрещивания и мутации. Кроме того мы также определяем максимальную величину всех полученных значений. Это будет наилучшим результатам оптимизации. Вычисляем отклонения АФ полученных результатов от нее, т.е. Ф-Ф АФ = 100%. (.2.63) Отклонения в процентах также приведены в таблице 5.
Данные таблицы 5 показывают, что при количестве поколения 500, вероятности скрещивания 0,6, вероятности мутации 0,01 (в случаях 1 — 4), результаты оптимизации будут наилучшими, если количество начальной популяции равняется 50. При количестве поколения 500; вероятности мутации 0,01 и количестве начальной популяции 50 (в случаях 1, 5 8) результаты оптимизации будут, если вероятность скрещивания составляет 0,6. При выборе наилучшего значения начальной популяции (50) и вероятности скрещивания (0,6) (в случаях 2, 10 + 13), вероятность мутации 0,01 приведет наиболыпе значение целевой функции по сравнению с остальными случаями, т.е. наилучшие результаты оптимизации.
