В наблюдениях GNSS для контрольной точки наблюдаются суточные циклические сдвиги координат до нескольких сантиметров — какие геофизические или технические причины могли бы объяснить такую закономерность и как лабораторно/полево подтвердить гипотезы

22 Окт в 15:03
6 +1
0
Ответы
1
Возможные причины (кратко, с порядком величин) и способы лабораторно/полево подтвердить гипотезы.
1) Солёные и астрономические приливы
- Причины: твердотельные приливы Земли (solid Earth tides), приливная нагрузка океана (ocean tidal loading), квазидиурнальные приливные гармоники (K1, O1 и т.д.).
- Амплитуды: твердотельные приливы по вертикали до \(\sim 0.2\mbox{–}0.3\) м (моделируются), нерешённые компоненты/нагрузка у побережья — до сантиметров.
- Проверка: перестроить/проанализировать с применением/без применения IERS-поправок и моделирования океанической нагрузки (FES/TPXO); выполнить спектральный анализ на периоды P=24P=24P=24 ч и полускорости (K1, O1, …).
2) Атмосферная и гидрологическая нагрузка, тропосферные изменения
- Причины: атмосферное давление (диурнальные тепловые приливы), изменение уровня влаги (PWV), локальные ирригации/насосы.
- Амплитуды: до нескольких мм–см в зависимости от участка.
- Проверка: сопоставить временные ряды координат с локальным барометром / PWV (GNSS/Troposphere) и моделями атмосферной загрузки (ERA5): регрессия y(t)=αp(t)+ε(t)y(t)=\alpha p(t)+\varepsilon(t)y(t)=αp(t)+ε(t). Оценить изменение при включении/выключении коррекции атмосферной загрузки.
3) Тропосферная/ионосферная задержка и её диурнальность
- Причины: суточные изменения водяного пара, TEC; частично устраняется двойной частотой, но могут оставаться остатки.
- Амплитуды: тропосферный зенитный влажный задержка до \(\sim 10\mbox{–}50\) мм; вертикальное влияние зависит от mapping-функции.
- Проверка: сравнить PPP и относительную обработку, оценить ZWD временной ряд, повторно обработать с более тщательной априорной/оценочной моделью тропосферы.
4) Мультипуть и повторяемость спутниковой геометрии (sidereal repeat)
- Причины: стационарные отражающие поверхности дают периодичную ошибку с периодом сидерического дня Psid=23h56m=86164P_{sid}=23^{h}56^{m}=86164Psid =23h56m=86164 с (≈ 23.93423.93423.934 ч). Это часто даёт ошибки до сантиметров.
- Проверка: построить SNR/резидуалы как функцию азимута/угла места, сделать sidereal-filter: сдвинуть ряд на PsidP_{sid}Psid и вычесть — останутся мультипаттерны; поменять положение/высоту антенны или заменить антенну на choke‑ring и оценить уменьшение.
5) Технические/монументальные эффекты (наклон, терморост, связь)
- Причины: термическое расширение мачты/фундамента, суточный наклон грунта, изменение антенной ФКЦ с температурой, натяжение кабеля, локальные вибрации/транспорт.
- Амплитуды: мм–см.
- Проверка: установить термометры на антенне и мачте, тильтметр/наклономер; корелляция y(t)y(t)y(t) с T(t)T(t)T(t) или наклоном; заменить антенну/кабель; наблюдать при отключении близкой источника вибрации/движения (ночь/выходной).
6) Ошибки орбит/часовых продуктов и обработка
- Причины: ошибки эпhemeris/ clocks дают глобальные или полусистемные диурнальные компоненты.
- Проверка: переработать с разными «precise» продуктами (IGS final vs rapid), сравнить решения по сети и по одной станции, использовать разную комбинацию созвездий.
Практическая методика диагностики (пошагово)
1. Спектральный/вейвлет‑анализ ряда: выделить пики в окрестности 242424 ч и 23.93423.93423.934 ч; оценить амплитуду и фазу.
- модель для подбора гармоник: y(t)=∑k(Akcos⁡2πtPk+Bksin⁡2πtPk)+C(t)+ε(t).y(t)=\sum_k\left(A_k\cos\frac{2\pi t}{P_k}+B_k\sin\frac{2\pi t}{P_k}\right)+C(t)+\varepsilon(t).y(t)=k (Ak cosPk 2πt +Bk sinPk 2πt )+C(t)+ε(t). 2. Проверка локальности: сравнить с близкими контрольными точками (короткие базисы). Если эффект только у одной станции — локальная причина; если у многих — модель/орбиты/атмосфера.
3. Модельные эксперименты: переработать с/без мод. твердой приливной поправки, океан. нагрузки, атмосферной загрузки, с разными орбитами. Сравнить изменений амплитуд гармоник.
4. Sidereal test и мультипаттерны: сдвиг на PsidP_{sid}Psid и вычитание; картирование остатков по азимуту/высоте SNR.
5. Локальные датчики: барометр, температура антенны/мачты, тильтметр, видеонаблюдение; регрессия и кросс‑корреляция.
6. Аппаратные тесты: поменять антенну/приёмник/кабель, временно поднять/опустить антенну, установить choke‑ring.
7. Сравнение PPP vs дифференциальной обработки; анализ по спутниковым системам (GPS/GLONASS/Galileo) и по номерам спутников (чтобы выявить конкретные PRN‑шумы).
Краткое руководство по интерпретации результатов
- Если пики на PsidP_{sid}Psid и образцы повторяются по азимуту → мультипуть/локальные отражатели.
- Если сигнал коррелирует с давлением → атмосферная нагрузка.
- Если коррелирует с температурой/наклоном → термо/монумент.
- Если эффект одинаков для сети → орбиты/часы/глобальные модели.
Если нужно, могу предложить конкретный список команд/скриптов (спектр, sidereal‑filter, регрессии) для переводa в обработку (R/Python/TEQC/BERNESE/RTKLIB) и примеры тестов.
22 Окт в 18:28
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир