Позиционирование с точностью до миллиметра
На сколько миллиметров поднимается уровень моря? Как быстро и насколько перемещаются материки? Насколько велико влияние областей высокого и низкого давления на разной высоте над уровнем моря? Для того, чтобы ответить на эти вопросы, измерения проводятся круглосуточно на более чем 1700 глобально распределенных станций наблюдений.
Эти данные затем оцениваются исследователями из немецкого геодезического исследовательского института Технического университета Мюнхена (DGFI-ТУМ). Их новая реализация глобальной системы отсчета, которая была опубликована, является настолько точной, что даже позволяет обнаруживать сезонные колебания.
Благодаря современному смартфону или же GPS навигатору, мы всегда знаем, где мы находимся. GPS-ГЛОНАСС трекера в автомобилях позволяют контролировать маршруты движения с указанием стоянок и скорость транспорта. GPS мониторинг транспорта в онлайн режиме для всех руководителей будем весьма полезной функцией. Установку производим во всех городах Крыма: Симферополь, Севастополь, Ялта, Евпатория, Керчь, Феодосия. Встроенная функция GPS или ГЛОНАСС вычисляет точное местоположение пользователя в отдаленных горных долинах на пересеченной и мало пересеченной местности, в городах и других населенных пунктах, используя СВЧ-сигналы со спутников, которые передают информацию о своем положении по отношению к земле. Но как спутники определяют свою позицию?
"Ежедневно позиционирование не было бы возможным без сложнейшей системы отсчета, которая требует постоянного обновления," отвечает профессор Флориан Сейтз, директор Немецкого геодезического исследовательского института ТУМ. Это его команда опубликовала DTRF2014, совершенно новую реализацию Международной наземной системы отсчета.
В связи с тем, что земля постоянно меняется необходимо постоянное обновление. Например, каждый год в материк Австралия движется примерно по 6,9 сантиметров к северо-востоку, в то время как Гавайи дрейфуют на 7,1 сантиметров на северо-запад. Европа и Америка отходят друг от друга, а площади скандинавских стран, некогда отягощенные огромными листами льда, в настоящее время растут. "Точное измерение этих движений требует очень точную систему отсчета, действующую несколько десятилетий. При этом многие динамические процессы должны быть приняты во внимание, например, нерегулярная скорость вращения Земли," объясняет Seitz.
С помощью микроволн и лазеров
Если все меняется вокруг нас, то как можно разработать действенную систему отсчета? Геодезисты создали всемирную сеть 1712 наблюдательных станций. Одним из самых оснащенных мест этими станциями является Геодезическая обсерватория Wettzell.
Обсерватория включает в себя три радиотелескопа для интерферометра со сверхдлинной базой (РСДБ), которые получают радиоволны, испускаемые квазары. Эти измерения необходимы для обнаружения изменений положения нашей планеты в космосе. Кроме того, два спутниковые системы лазерной локации (SLR) используют мощные лазерные лучи для наблюдения за расстоянием до спутников, которые отражают лазерный луч. Это позволяет обнаруживать мельчайшие движения наземных станции.
В дополнение к этим измерениям несколько наземных станций Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) получают данные от GPS, Galileo и ГЛОНАСС. Три метода наблюдений РСДБ, SLR и GNSS образуют основу для расчетов DTRF2014. Они дополнены системой Доплера Дорис (доплеровский орбитографии и спутникоквой радиолокации).
Сезонные колебания
"Объединив эти различные измерения, мы можем точно рассчитать скорость, с которой перемещаются материки," говорит ТУМ исследователь доктор Матис Блоссфельд. Wettzell движется на северо - восток со скоростью 25,4 мм в год. Вместе со своими коллегами, инженер Блоссфельд, также определил движения других глобально распределенных точек измерения, используя сложные алгоритмы, разработанные специально для этой цели.
"Тем не менее, этот процесс не может быть полностью автоматизирован," Seitz объясняет: "Исправления должны быть сделаны для резких изменений в положении, например, в результате землетрясения в Чили в 2010 году или в Японии в 2011 году. В противном случае, это приведет к неверным выводам относительно будущих движений".
На основе тщательного анализа исследователи ТУМ смогли впервые в истории измерить в единицу времени сезонные колебания координат в миллиметрах.
Будущее континентов
Новую реализацию Международной наземной системы Reference DTRF2014, созданной геодезистами в ТУМ от имени Международой службы вращения Земли, уже с нетерпением ждут в экспертном сообществе. Данные, недавно опубликованные на Пангея, показывают скорость и направление, с которой наблюдательные станции перемещались в прошлые годы. На основе этой информации, расположение точек, в течение нескольких месяцев или лет, может быть точно рассчитано.
Результаты представляют интерес для геофизиков, которые могут использовать данные, чтобы точно смоделировать движение земной коры и сделать выводы о динамике недр Земли. Геодезисты так же нуждаются в высокоточной глобальной системе координат, чтобы измерить повышение уровня моря в точности до миллиметра.
"Больше, чем что-либо система создает новую основу для позиционирования спутников и тем самым повышает точность всех спутниковых навигационных систем" резюмирует Seitz.
