Конспект лекций по курсу «Космическая геодезия и геодинамика» для студентов специальности 300500 «Космическая геодезия» (стр. 2 )

,

Рис. 4. Движение полюса за период .5 г. г. (точечная линия, точки через 5 суток) и дрейф полюса с 1890 г. (сплошная линия)

[http://hpiers. obspm. fr/eoppc/eop/eopc04/eopc04-xy. gif].

В соответствии с определением МУН координаты xp, yp только для указанных выше пяти станций МСШ могли считаться его характеристиками. В связи со значительным повышением точности определений на станциях МСВЗ, а также закрытием в 1982 г. двух американских станций идея МУН исчерпала себя. Положения УЗП и начального меридиана устанавливаются по координатам совокупности всех станций сети МСВЗ. В этом отношении Международное условное начало можно рассматривать как частный случай Условного земного полюса. При описании земных систем координат обычно указывается, по каким данным и на какую эпоху задается положение полюса и начального меридиана.

В движении оси вращения Земли в земной системе координат выделяют свободные и вынужденные колебания. Период свободных колебаний (Чандлеров период) около 430 суток, амплитуда порядка 0.4² (12 м). Вынужденные колебания с периодом в один год и 0.5 года возникают из-за сезонных перемещений масс в атмосфере и океанах, их амплитуда около 0.15² (2 м). Существуют также вынужденные колебания из-за влияния приливов и других геофизических факторов с суточными и полусуточными периодами и с амплитудой около 0.5 м. Преобладающие в них лунно-солнечные эффекты могут хорошо моделироваться в координатах полюса и всемирном времени UT1. Кроме периодических колебаний ось вращения имеет и небольшое вековое движение со скоростью 0.0037²/столетие в направлении на запад. Это явление пока не получило удовлетворительного научного объяснения. Описываемая мгновенным полюсом кривая называется полодия. Заметим, что из-за векового движения полюса центр полодии современного движения полюса не совпадает с УЗП. В литературе есть предложения ввести новое понятие УЗП. Очень актуальна проблема прогноза полюсов в связи с повышением точности расчета эфемерид.

Неравномерность вращения Земли. Неравномерность вращения Земли была обнаружена в 30-е годы прошлого века после появления кварцевых часов. Возможности изучения неравномерности вращения Земли астрономическими методами сильно расширились после изобретения молекулярных, а затем и атомных стандартов частоты. Хорошо определено вековое замедление вращения Земли, равное -2.37×10-8 в столетие и представляющее собой эффект торможения за счет приливов в морях и океанах. Исследованы вариации с периодами от двух недель до года, которые либо вызваны сезонными перемещениями масс, либо приливами имеют амплитуду 0.6×10-8. Также обнаружены значительные нерегулярные изменения вращения Земли на интервалах от 2 до 18 лет.

Продолжительность суток за последние 2000 лет увеличилась в среднем на 0.0023s за 100 лет (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше – около 0.0014s за 100 лет). Это результат тормозящего действия лунных и солнечных приливов [Пеллинен, 1976; Конович и Мороз, 2001].

Изменение положения центра масс Земли. Центр масс Земли, или геоцентр, выбирается в качестве начала во многих системах координат, поскольку является очень устойчивой точкой в теле Земли. Эта точка реализуется по наблюдению спутников, движущихся в гравитационном поле Земли. Геоцентр рекомендован в качестве начала для земной референцной системы в [IERS, 1996] и [IERS, 2003] как центр масс Земли, включая океаны и атмосферу.

Анализ спутниковых лазерных дальномерных наблюдений уверенно показывает, что система отсчета, реализованная в координатах станций наблюдений, неподвижных относительно земной коры, ощутимо смещается относительно центра масс Земли.

В 1997 г. МСВЗ провела кампанию по исследованию стабильности геоцентра, в которой приняли 42 исследователя из 25 научных групп, использовавших современные геофизические модели и результаты обработки лазерных измерений, GPS и DORIS. В конце 1997 г. в Сан-Франциско состоялась встреча по обмену результатами работы.

По оценкам (ГАИШ) величина скоростей вековых движений в компонентах координат геоцентра составляет [IERS, 1999]:

.

Вековые смещения в положении геоцентра можно объяснить такими причинами как:

·  изменение уровня моря,

·  изменения в ледяном щите (в Гренландии, Антарктиде),

·  тектонические смещения в земной коре (пост-ледниковая отдача, движение тектонических плит, субдукции и др.).

По результатам обработки реальных наблюдений выявлены годовые колебания в положении геоцентра (амплитуда около 4 мм по координатам X, Y, и порядка 10 мм по Z), полугодовые, с периодами около 140 суток, 60-70 суток, 20 суток и 14 суток с амплитудами несколько миллиметров и с погрешностями амплитуд почти такого же порядка.

Общее мнение участников встречи таково, что движение отсчетной основы наземной сети относительно геоцентра поддается выявлению, но величина его небольшая, вероятно не более 1 см по каждому из компонент. Учитывать изменения положения геоцентра в результатах измерений пока не рекомендовано [IERS, 1999]. Колебания геоцентра подтверждаются в работе российских ученых [Татевян и др., 2004].

Атмосферные нагрузки

IERS Technical Note, 21 (IERS Conventions, 1996)

Временные изменения в географическом распределении атмосферных масс создает нагрузки на земную поверхность и деформирует ее. Изменения смещений доминируют над влиянием систем синоптического давления, в масштабе расстояний км и с периодами в две недели. Влияние нагрузок атмосферного давления больше в высоких широтах из-за более сильных бурь. Влияние меньше в низких широтах (35S-35N) и на пунктах в пределах 300 км от океана. Теоретические исследования Rabbel and Zschau (1985), Rabbel and Schuh (1986), Manabe et al. (1991) показывают, что вертикальные смещения возможны до 25 мм при горизонтальных смещения в 1/3 от этой величины.

Все анализы (обработка) нагрузок давления делаются из предположения, что отклик океана на изменения в давлении воздуха обратно пропорционален барометрическому давлению. Вероятно, что отклик океана на давление как обратный давлению за периоды от нескольких суток до нескольких лет. (См. Chelton and Enfield, 1986, или Ponte et al., 1991 как сводки наблюденных явлений по обратному отклику на давление). Местный обратный барометрический отклик, вероятно, соответствует за короткие периоды в 3 или 4 суток. С другой стороны, совершенно неуравновешенные суточные океанические приливы подразумевают, что глобальный отклик определенно не обратно пропорционален барометрическому давлению на периодах, близких к суточным.

Существует много методов для вычисления поправок за атмосферные нагрузки. В отличие от океанических приливных нагрузок анализ ситуации в атмосферном случае не дает пользу от присутствия хорошо понятной периодической движущей силы. С другой стороны, оценивание атмосферных нагрузок через функции Грина аналогично методам, используемым для вычисления влияний океанических нагрузок. В статье Rabbel и Schuh (1986) рекомендуется упрощенная форма зависимости в вертикальном смещении земной коры от распределения давления. Она включает только мгновенное давление на интересующем пункте и среднее давление в круговой области C радиусом 2000 км, окружающей пункт. Выражение для вертикального смещения (в мм) имеет вид:

, (15)

где p – аномалия локального давления относительно стандартного давления, редуцированного на высоту пункта , а - аномалия давления в круговой области радиусом 2000 км. Обе величины даются в 10-1 кПА (эквивалентно миллибарам). Заметим, что опорная точка для этого смещения – это положение пункта при стандартном давлении. Уравнение (15) позволяет оценить сезонные смещения из-за крупномасштабных атмосферных нагрузок с ошибкой менее 1 мм (Rabbel и Schuh, 1986).

Для получения характеристики можно применить дополнительный механизм. Двухмерное распределение поверхностного давления, окружающего пункт, описывается как

,

где x, y - локальные координаты (расстояния) E и N точки от пункта наблюдений. Аномалия давления теперь может быть оценена путем интегрирования:

,

что дает

,

где .

Таким образом, для вычислителя остается выполнить квадратическую аппроксимацию имеющихся погодных данных для определения коэффициентов А0-5.

По [Teunissen et al., 1998]: Выражение для вертикального смещения (в мм) равно:

, (1.70)

где p - отсчет местного давления, pSTD - стандартное давление 1013.25 мбар, - аномалия давления в пределах региона с радиусом 2000 км, и h - эллипсоидальная высота пункта (уравнение 1.75). Опорной точкой является положение пункта при его стандартном (на уровне моря) давлении.

Приливы и отливы

Так как размеры Земли не бесконечно малы по сравнению с расстояниями до Луны и Солнца, то, независимо от формы Земли, действие силы Лунного и солнечного притяжения на разные точки Земли неодинаково. В результате появляется возмущающая сила, действующая на эти точки соответственно различным расстояниям и направлениям от этих точек до притягивающего тела. Если бы Земля была абсолютно твердым телом, то есть вещество не могло бы изменять своего положения относительно центра Земли, то под действием возмущающих сил в теле Земли появились бы силы натяжения. Но Земля – не абсолютно твердое тело, поэтому действие возмущающих сил на отдельные участки вызывает явления приливов и отливов.

Допустим для простоты, что твердая поверхность Земли со всех сторон равномерно покрыта океаном (рис. 1.). Луна притягивает к себе каждую частицу твердой поверхности Земли и каждую каплю воды в океане, сообщая им ускорения, обратно пропорциональные квадрату расстояния между частицей и центром Луны. Равнодействующая ускорений, сообщаемых твердым частицам, проходит через центр Земли О и равна

, (1)

где m – масса Луны, а r – геоцентрическое расстояние центра Луны. Ускорение воды в точке А больше, чем в точке B,

wA> wo> wB. (2)

,

Рис. 1. Образование приливов.

Ускорение в точке А относительно центра масс Земли равно разности wA - wo, то есть

или .

Так как радиус Земли R по сравнению с расстоянием дол Луны r – величина малая, то можно пренебречь в числителе членом R2, а в знаменателе вместо разности (r-R)2 оставить только r2. Тогда

. (3)

Разность ускорений будет направлена в точке А от центра Земли, а в точке В примерно такая же разность ускорений направлена и также направлена от центра Земли в силу (2). Следовательно, в точках А и В действие Луны уменьшает силу тяжести на поверхности.

В точках F и D ускорения от Луны wF и wD направлены под тупым углом к ускорению -wo. Равнодействующие этих ускорений направлены почти к центру Земли и, следовательно, увеличивают силу тяжести Земли. Таким образом, в точках А и В будет происходить прилив, а в точках F и D – отлив. В итоге Земля будет принимать форму эллипсоида, вытянутого в направлении к Луне. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси приливные выступы будут перемещаться по земной поверхности. За промежуток времени между двумя верхними (или нижними) кульминациями Луны (24h52m) приливные выступы обойдут вокруг земного шара и за это время в каждом месте произойдет два прилива и два отлива.

Под действием солнечного притяжения водная оболочка также испытывает приливы и отливы, но солнечные приливы в 2.2 раза слабее лунных. Во время новолуний и полнолуний действия Луны и Солнца складываются, и наблюдается самый высокий прилив. Когда Луна находится в квадратурах (в первой и последней четверти), действие Солнца вычитается из действия Луны и наблюдается наименьший прилив.

Реальная картина приливов несколько сложнее. Земля не везде покрыта океаном и приливная волна, пробегая по поверхности океана, встречает на своем пути сложные береговые линии материков, различные формы морского дна, и испытывает при этом трение. В силу указанных причин момент прилива не совпадает с моментом кульминации Луны, а запаздывает приблизительно на один и тот же промежуток времени, доходящий иногда до 6 часов. Этот промежуток называется прикладным часом.

Высота приливов также неодинакова. Во внутренних морях (Черном, Балтийском) приливы ничтожны, всего несколько сантиметров. В океане, вдали от побережья величина прилива не превышает 1 м, но у берегов, в зависимости от их очертаний и глубины моря приливы могут достигать значительной высоты. В Пенжинской губе (Охотское море) – до 12.9 м, в заливе Фанди (Канада, Атлантическое побережье) – до 18 м.

Приливы происходят также в твердой Земле и в ее атмосфере (изменение атмосферного давления). Перераспределение масс приводит:

- к изменению потенциала Земли и его трансформант (ускорений силы тяжести, высот геоида и др.);

- изменению скорости вращения Земли и положения оси вращения Земли относительно Земли (вынужденные колебания в движении полюса) и относительно инерциального пространства (члены нутация от Луны и Солнца);

- к изменению высот пунктов из-за притяжения Луны и Солнца;

- изменению высот пунктов из-за океанических нагрузок.

Трение приливной волны вызывает замедление в ее вращении. [, , 2001.].

Приливы в твердой Земле. Приливный потенциал для сдвинутого по фазе вектора станции rs из-за возмущающего объекта с вектором положения Rp дается как

, (1.61)

где G - универсальная гравитационная постоянная, Mp - масса возмущающего объекта, P2 и P3 - полиномы Лежандра 2-й и 3-й степени, q - угол между rs и Rp. Чтобы допустить фазовый сдвиг y в приливном эффекте от его номинального значения 0, вычисляется сдвинутый по фазе вектор станции посредством применения матрицы отставания (правостороннего вращения) L вокруг оси Z в дату

. (1.62)

Вектор приливного смещения на сферической Земле, выраженный в топоцентрической системе есть

, (1.63)

где являются квадрупольными и октупольными смещениями. Компоненты d получаются из приливного потенциала как

, (1.64)

, (1.65)

, (1.66)

где hi (i=2,3) - вертикальные (квадрупольные и октупольные) числа Лява, li (i=2,3) - соответствующие горизонтальные числа Лява, а g – ускорение силы тяжести:

. (1.67)

В этих формулах числа Лява не зависят от частоты создающего прилив потенциала. Более тонкое испытание включает гармонические выражения для (1.65) и (1.66) и различные вертикальные и горизонтальные числа Лява для каждой частоты. Обычно допускают первые шесть самых больших почти суточных компонент, чтобы иметь частотно зависимые числа Лява, см. McCarthy [1992] 9 .

Существует постоянная деформация твердой Земли из-за среднего градиента лунно-солнечного притяжения, даваемая приближенно в метрах как функция геодезической широты (см. раздел 1.6.6)

(1.68)

соответственно в направлениях вверх и к северу.

Сноска 9. Для приливных вычислений стандартами МСВЗ рекомендуются следующие физические постоянные (IERS [1996]): h2=0.609, l2 = 0.0852, h3 = 0.292, l3 = 0.0151, GME = 3986004.356×108 м3/c2 (для Земли), GMS=1.×1020 м3/c2 (для Солнца), ME/MM=81.300585 (отношение масс Земли и Луны).

Океанические нагрузки. Океанические нагрузки являются реакцией эластичной земной коры на океанические приливы. Смещения могут достигать десятков миллиметров для станций вблизи континентального шельфа. Модель Scherneck [1983, 1991] включает вертикальные и горизонтальные смещения. Для стандартов МСВЗ приняты все 11 приливных компонент, McCarthy [1992]. Поправки для океанических приливных смещений принимают вид:

, (1.69)

где wi - частота i-й составляющей прилива, Vi - астрономический аргумент, а и - амплитуда и фаза отставания каждой j-й компоненты, определяемой из отдельной модели океанической нагрузки. Первые две величины можно вычислить по алгоритму из Goad [1983]. Одиннадцать приливных компонент включают K2, S2, M2, N2 (с периодом почти 12 часов); K1, P1, O1, Q1 (периоды 24 часа); Mf (периоды 14 суток); Mm (месячные периоды); Ssa (периоды в полгода).

Полюсный прилив. Полюсный прилив является реакцией эластичной коры Земли на смещения полюса вращения. Выражение для смещения в полюсном приливе через единичные векторы в направлениях геоцентрической сферической широты, долготы и радиуса (f, l, R)S даются по Wahr [1985]:

, (1.71)

где w - скорость вращения Земли, (xp, yp) представляют смещения от среднего полюса, g - ускорение силы тяжести на поверхности, h и l - вертикальные и горизонтальные квадрупольные числа Лява 10. При компонентах полярного движения порядка 10 м и менее максимальное смещение будет 10-20 мм.

1.5.4 Региональные и локальные эффекты

Другие значительные деформации в земной коре вызываются разнообразными региональными и локальными явлениями, включающими следующее:

(1) рассеянные (диффузные) деформации границ (интерсейсмика) тектонических плит с величиной до 100-150 мм/год, Genrich et al. [1996];

(2) косейсмические и постсейсмические деформации с величиной для больших землетрясений до нескольких метров и нескольких мм/сутки соответственно, см. Wdowinski et al. [1997];

(3) постледниковая отдача (уровень мм/год по высоте) в высоких широтах, см. Mitrovca et al. [1993], Peltier [1995], Argus [1996];

(4) нестабильность монументов (геодезических центров) из-за изменяющихся местных условий, см. Wyatt [1982, 1989]; Langbein et al. [1997].

,

2 Loading effects

Recently, global hydrological data was used by van Dam et al. (2001) to predict loading induced displacements

of the earth surface. Since loading effects in the frequency domain covered by the project can be considered as

quasi-static we consider only one, in-phase admittance coefficient for each of the perturbing effects. Now, the

atmospheric load and the hydrological load compete at annual frequencies, while the atmospheric load—quite

uniquely—has substantial variations also on a weekly scale. In this range of periods we think that, besides barometrically and tidally incurred displacement, only atmospheric perturbations of signal propagation and multipath

would affect the GPS derived positions.

Figure 1: Three-dimensional rates, vertical plotted as colours, horizontal as arrows with error ellipse (one standard

deviation). The vertical standard deviation is tyically 0.25 to 0.35 mm/yr in Sweden; the somewhat shorter

obervation time span in Finland causes error limits near 0.5 mm/yr.

A typical result for atmospheric loading that we have found before hydrological loading was considered ranges

between 0.2 and 0.35 for the ratio between the the observed and the predicted effect. Using hydrological loading

predictions according to van Dam et al. (2001), we also find quite typically admittance coefficients below unity

(cf. Table 1). As an alternative we have used soil moisture data from climatic stations operated by the Swedish

Metorological and Hydrological Institute (SMHI). For these time series typically very low admittance is found. In

each case we explain the deficiency as follows in the discussion.

1.5.5 Нефизические эффекты

Существуют ошибки геодезических измерений на пунктах не из-за деформации per se (самой по себе), но дающие, тем не менее, вклад в ошибку положения станции. Например, антенна GPS может быть смещена от ее съемочного положения, быть неправильно ориентированной, или иметь ошибочно записанную высоту над маркой монумента, или может быть сделана ошибка привязки, когда производят съемку расхождения между опорной точкой РСДБ и опорной точкой GPS. Удивительно, но ошибки геодезических измерений на пунктах последнего типа являются одним из наиболее частых источников ошибок, остающихся сегодня в определении земной системы отсчета из комбинации космических геодезических методик.

Подобные ошибки происходят из-за различий в характеристиках фазовых центров между разнотипными (и однотипными) геодезическими антеннами GPS. В общем, наивысшая точность привязки фазового центра к положению центра знака требует тщательной калибровки антенны, см., например, Schupler et al. [1994], Elosegui et al. [1995]. Переключение антенн на отдельном пункте может вызывать заметные изменения в положении (преимущественно по высоте, но возможны смещения и в плане, Bock et al. [1997]).

ИЗУЧЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ МЕТОДАМИ КОСМИЧЕСКОЙ ГЕОДЕЗИИ

(1978) формулирует следующие 4 группы проблем, возникающих при изучении геодинамических явлений геодезическими методами:

·  развитие средств для измерений очень высокой точности;

·  изучение зависимостей наблюдаемых вариаций координат и элементов гравитационного поля Земли от различных геодинамических явлений;

·  разработка требований к частоте и продолжительности наблюдений и к размещению точек наблюдений для определения полного пространственно-временного спектра геодинамических явлений;

·  создание математического аппарата геодинамических исследований, включая выбор систем отсчета для их определения.

Кратко рассмотрим эти проблемы.

Трудности в развитии средств достаточно ясны из оценок величины проявления геодинамических феноменов, приведенных в предыдущей главе. Для уверенного определения линейных сдвигов за несколько лет необходима точность порядка нескольких сантиметров, что при расстоянии в несколько сотен километров из методов классической геодезии обеспечивало только геометрическое нивелирование. За последние примерно 25 лет появились методы КГ, которые обеспечили небывалые раньше точности, как в локальном, региональном и глобальном масштабах.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ В КОСМИЧЕСКОЙ ГЕОДЕЗИИ И ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

В 1997 г. GPS можно рассматривать как полностью зрелую космическую технику. Некоторые люди даже могут сказать, что GPS представляет собой доминантный метод в геодезии и геодинамике. Определенно, читающий эту книгу должен быть под впечатлением от достижений GPS в геодезии и геодинамике.

В данной главе мы более тесно рассмотрим роль наземных методов GPS в космической геодезии и обсудим взаимодействие с другими космическими методами. Во второй части этой главы мы рассмотрим взаимодействие между методами лазерной локации (SLR, ЛЛС) и GPS.

Чтобы оценить роль GPS в космической геодезии, повторим четыре основных характеристики (сравните с Введением к главе 14).

·  GPS – это спутниковый геодезический метод. Есть и другие спутниковые геодезические методы, в частности ЛЛС (лазерная локация спутников), и в некоторой степени, ЛЛЛ (лазерная локация Луны). Почти «умерли» астрометрические наблюдения искусственных спутников.

·  GPS – это интерферометрический метод. Наивысшую точность можно достичь только из наблюдений двумя приемниками, действуя одновременно. Радио интерферометрия со сверх длинными базами, РСДБ – также интерферометрический метод.

·  GPS – это спутниковый микроволновый метод, то есть сигналы передаются на микроволновой несущей через атмосферу Земли. Есть и другие подобные методы, например, французская система DORIS, германская система PRARE, наконец, российская система ГЛОНАСС.

·  GPS позволяет работать неограниченному числу приемников на Земле и вблизи нее (вплоть до низкоорбитных спутников, LEO).

Первые три из приведенных выше характеристик показывают, что GPS имеет много общих важных характеристик с другими хорошо установленными методами, в частности, с РСДБ и ЛЛС. Таким образом, мы ожидаем, что обработка только GPS будет проявлять силу этих методов, но будет также страдать от других проблематичных аспектов этих методов. С теоретической точки зрения мы ожидаем, что, объединяя результаты от разных методов, станет возможным исключение (или значительное ослабление) слабых мест отдельных вкладчиков. Получение таких комбинаций, если их делать строго с математической точки зрения, является очень серьезной задачей.

В этой главе мы кратко рассмотрим положение дел в космической геодезии на 1997 год, рассмотрим работу главных космических геодезических систем, обратимся к сравнению или объединению методов и, наконец, сфокусируем внимание на ЛЛС наблюдениях спутников GPS.

16.2 КОСМИЧЕСКАЯ ГЕОДЕЗИЯ В 1997 Г.

В настоящее время нужно рассматривать три типа систем в космической геодезии:

·  ЛЛС и ЛЛЛ: лазерная локация спутников и Луны – это измерение расстояний до искусственных спутников и до Луны с (суб) сантиметровой точностью. ЛЛС и ЛЛЛ оперируют в оптическом диапазоне электромагнитного спектра.

·  РСДБ: радио интерферометрия со сверхдлинными базами измеряет разность расстояний между телескопами, как это видно с квазаров с (суб) сантиметровой точностью путем корреляции сигналов квазаров, принятых разными телескопами РСДБ оперирует в микроволновом диапазоне.

·  Спутниковые микроволновые системы: спутники излучают сигналы в микроволновом диапазоне, которые принимаются (или ретранслируются) приемниками (транспондерами) на земной поверхности или поблизости от нее. GPS, DORIS, GLONASS, PRARE являются системами, доступными сегодня.

В идеальном случае, для определения вектора положения станции или вектора базовой линии между парой станций необходимо измерить и длину, и направление вектора. Однако нет ни одной измерительной системы, которая могла бы обеспечить эту информацию одновременно и с точностью, достаточной и для геодезических измерений, и для навигации. Методы космической геодезии, которые разработаны к настоящему времени, главным образом базируются на следующих технологиях (рис. 2.2):

- измерение направлений на спутники специальными телескопами (фотографическими и телевизионными камерами), которые получают изображения спутника на фоне звезд;

- измерение расстояний от наземной станции до отдельного спутника, как в случае микроволновых систем (кодовые измерения в GPS, ГЛОНАСС, система PRARE), систем лазерной локации спутников (ЛЛС) и лазерной локации Луны (ЛЛЛ);

- совсем недавно появились системы одновременного измерения расстояний от спутника до нескольких станций (система PRARE);

- измерение разностей расстояний производится в радио интерферометрии со сверх длинными базами (РСДБ), доплеровских системах TRANSIT и Цикада (а также в орбитографической системе DORIS), и в относительном (или дифференциальном) методе GPS (по фазовым измерениям).

Несмотря на фантастические достижения в космической геодезии за последние 25 лет, остается немало ученых, дающих замечания о кризисе в КГ. Как и во всех областях науки, в КГ сегодня проблема финансирования. Мы страдаем от той же самой болезни. Очевидно, что РСДБ и ЛЛС/ЛЛЛ – дорогие методы. Всегда было ясно, что на этих методах лежала огромная нагрузка. И нужно разрабатывать новые дешевые методы. При условии, что космический сегмент не требует оплаты, GPS – дешевый метод.

Уже упоминалось, что GPS задумывалась как ключевое средство для сетей сгущения ITRF, но ее вклад был существенно шире и перешел на другие области геодинамики. Также ясно, что вклад GPS в будущем станет еще более значительным, когда начнут играть роль космические приложения GPS.

Ключевой вопрос на сегодня – может или нет GPS заменить дорогие методы РСДБ, ЛЛС/ЛЛЛ. Ясно, что МСВЗ, МКМГ (CSTG, Комиссия по Международной координации космических методов для геодезии и геодинамики при Межд. Союзе геодезии и геодинамики) имеет дело с этими вопросами, рассматривая новую ситуацию, созданную МГС. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть вклад разных методов в определение геодинамических параметров.

Несмотря на фантастические достижения в космической геодезии за последние 25 лет, остается немало ученых, дающих замечания о кризисе в КГ. Как и во всех областях науки, в КГ сегодня проблема финансирования. Мы страдаем от той же самой болезни. Очевидно, что РСДБ и ЛЛС/ЛЛЛ – дорогие методы. Всегда было ясно, что на этих методах лежала огромная нагрузка. И нужно разрабатывать новые дешевые методы. При условии, что космический сегмент не требует оплаты, GPS – дешевый метод.

Уже упоминалось, что GPS задумывалась как ключевое средство для сетей сгущения ITRF, но ее вклад был существенно шире и перешел на другие области геодинамики. Также ясно, что вклад GPS в будущем станет еще более значительным, когда начнут играть роль космические приложения GPS.

Ключевой вопрос на сегодня – может или нет GPS заменить дорогие методы РСДБ, ЛЛС/ЛЛЛ. Ясно, что МСВЗ, МКМГ (CSTG, Комиссия по Международной координации космических методов для геодезии и геодинамики при Межд. Союзе геодезии и геодинамики) имеет дело с этими вопросами, рассматривая новую ситуацию, созданную МГС. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть вклад разных методов в определение геодинамических параметров.

16.3 ИСПОЛНЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОСМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

Один из способов оценить работу различных методов – изучить ежегодные отчеты МСВЗ. В табл. 16.1 даны оценки точности за 1993-94 годы (Charlot, 1995).

Видно, что все методы дают вклад в установление координат x, y полюса Земли. Также видно, что все методы работают примерно на одном уровне точности.

Совершенно другая картина, когда посмотрите на установление UT1-UTC. Вклад РСДБ превосходит вклады всех других космических методов – ЛЛС и GPS. Происходит это от того факта, что последние два метода могут только устанавливать продолжительность суток (или первую производную от UT1-UTC). Величины UT, данные в таблице 16.1, по существу, просуммированные величины LOD, отнесенные к некоторой начальной точке, которая была установлена с помощью РСДБ. Также были вычтены сдвиги и смещения из геодезических рядов спутниковых данных, прежде чем их сравнивать. Можно утверждать, что долгосрочная стабильность в UT1-UTC уникально устанавливается чрез РСДБ.

Таблица 16.1. RMS от вкладов в определение ПОЗ в рядах за 1993-94 г. г.

Центры анализа	Метод	RMS в рядах МСВЗ
x	y	UT1	dY	de	LOD
GSFC NOAA USNO	РСДБ	0.32 0.24 0.20	0.27 0.30 0.16	0.09 0.10 0.10	0.10 0.25 0.19	0.08 0.10 0.08
CODE EMR GFC JPL	GPS	0.33 0.35 0.35 0.34	0.36 0.35 0.26 0.34	0.45 0.45	-	-	0.33 0.69
CSR	ЛЛС	0.20	0.22	0.51	-	-

Таблица 16.1а. RMS от вкладов в определение ПОЗ в рядах за 2003 г.